紫云英与化肥配比施用对早稻养分吸收及产量的影响

2017-05-26刘威王晓雨朱德雄詹鹏李培

湖北农业科学 2017年8期

刘威++王晓雨++朱德雄++詹鹏++李培根++戴志刚++鲁剑巍++耿明建

摘要：研究了等氮磷鉀养分下紫云英（Astragalus sinicus）与化肥不同配比施用对早稻产量、养分吸收、经济效益及土壤性质的影响。结果表明，与完全不施肥相比，施化肥、紫云英、化肥与紫云英配合施用均可显著增加稻谷产量。与施全量化肥相比，等量养分投入条件下（N 117.0 kg/hm2，P2O5 25.2 kg/hm2，K2O 71.1 kg/hm2），完全施用紫云英而不施化肥会降低水稻的穗实粒数、穗粒重、千粒重和结实率，导致稻谷减产；而紫云英与化肥配施可增加水稻有效穗数、穗实粒数、穗粒重、千粒重和结实率，从而提高产量。紫云英与化肥配施较施全量化肥或施全量紫云英可增加稻谷及稻草中的养分积累量，可提高氮磷钾养分表观利用率。从经济效益上看，在相同养分供给条件下，以1/3化肥+2/3紫云英的配比产投比和收益最高，与施全量化肥相比，产投比增加0.46，收益增加293元/hm2。紫云英施用可明显提高土壤速效钾含量，提高幅度随着紫云英施用比例的增加而增加。

关键词：紫云英（Astragalus sinicus）；化肥；早稻；产量；养分吸收

中图分类号：S142+.1；S511 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）08-1438-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.08.010

Effects of Combining Application of Astragalus sinicus and Chemical Fertilizer on Nutrient Absorption and Yield of Early Rice

LIU Wei1，2，WANG Xiao-yu1，ZHU De-xiong3，ZHAN Peng3，LI Pei-gen3，

DAI Zhi-gang4，LU Jian-wei1，GENG Ming-jian1

（1.College of Resources and Environment， Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China；2.Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer，Hubei Academy of Agricultural Science，Wuhan 430064，China；3.Huangpi Soil and Fertilizer Station of Wuhan，Wuhan 430300，China；4.Cultivated Land and Fertilizer Station of Hubei Province，Wuhan 430070，China）

Abstract： The effects of combined application different ratio of Astragalus sinicus and chemical fertilizer on early-rice yield，nutrient absorption， economic benefit and soil properties. The results showed that comparing with no fertilizer treatment（NF），all fertilization treatments including A. sinicus（GM） or chemical fertilizer application alone（CF） and combined application could significantly improve grain yield. Comparing with chemical fertilizer application alone， A. sinicus application alone under same nutrient level of N，P and K（N 117.0 kg/hm2，P2O5 25.2 kg/hm2，K2O 71.1 kg/hm2） could decrease the grain number per panicle， the grain weight per panicle， 1 000-grain weight， seed setting percentage and reduce the grain yield. But combined application of A. sinicus and chemical fertilizer could increase the effective panicle number， the grain number per panicle， the grain weight per panicle， 1 000-grain weight， seed setting percentage and improve the grain yield. Furthermore， this combined appliction could promoted nutrients absorption amount and apparent utilizing rate. Under the same nutrient input， the treatment of 1/3CF+2/3GM produced the highest input-output ratio and the highest profit， which compared with CF treatment increased by 0.46 and 293 yuan/hm2，respectively. The application of A. sinicus could significantly increase available potassium content.

Key words： Astragalus sinicus； chemical fertilizer； early rice； yield； nutrient absorption

施肥是作物产量提高的重要措施，由于化肥相对于有机肥运输和施用更为方便，当前农业生产中单纯大量施用化肥而忽略有机肥的现象十分普遍。长期施用化肥导致土壤养分失衡、肥料利用率降低以及养分耗散等生态环境问题日益严重[1]。近年来，化肥资源紧张，价格逐年上升，农民化肥投入过大导致经济效益降低。因此，在充分利用有机肥的基础上减少化肥的施用量，对于节省资源、减少环境污染、增加农民收入具有重要的现实意义[2，3]。

紫云英（Astragalus sinicus）属豆科黄芪属越年生草本植物，是中国南方稻田的主要绿肥作物[4]。利用紫云英可以提高土壤有机质，改善土壤肥力，为后季作物直接提供大量养分，并能通过提高养分利用效率而减少化肥用量，对缓解化肥资源紧张、实现农业的可持续发展具有重要意义[5]。绿肥与化肥配合施用的增产效果已为国内外大量生产实践所证实[6-8]，但适合区域现代农业特点的绿肥具体技术环节及利用效果有待进一步明确。本试验研究紫云英与化肥养分等量替代效果，为合理利用紫云英减施化肥、改善土壤环境、提高水稻生产效益提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验设在湖北省武汉市黄陂区罗汉寺街罗汉村（北纬30°56′51.5″，东经114°17′56.3"，海拔39 m）。供试土壤为河流冲积物发育的水稻土，土壤肥力中等，主要农化性状为pH 5.3，有机质25.9 g/kg、全氮1.6 g/kg、速效磷8.6 mg/kg、速效钾60.1 mg/kg。供试紫云英品种为信阳种，翻压前测定鲜草含水量为89.4%，烘干后全氮、全磷、全钾、全碳含量分别为2.46%、0.23%、1.24%、43.20%。供试早稻品种为仙优33。

1.2 试验设计

试验根据施化肥（Chemical fertilization，CF）和施绿肥紫云英（Green manure，GM）养分所占总氮磷钾养分用量比例不同设4个等养分施肥处理，①施全量化肥对照（CF）；②2/3CF+1/3GM；③1/3CF+2/3GM）；④全量紫云英（GM），另加上1个空白对照；⑤不施肥（NF），共5个处理。试验中的设计氮磷钾总养分量等于供试紫云英鲜草45 000 kg所含的养分，分别为N 117.0 kg/hm2，P2O5 25.2 kg/hm2，K2O 71.1 kg/hm2。肥料运筹方法为：紫云英在移栽前2周翻压；磷肥全部作基肥一次性施用；氮肥按基肥-蘖肥-穗肥为50%-25%-25%的比例分3次施用；钾肥2/3作基肥、1/3作穗肥施入。化肥品种：氮肥为尿素（含N 46%），磷肥为过磷酸钙（含P2O5 12%），钾肥为氯化钾（含K2O 60%）。

采用完全随机区组设计，3次重复，小区面积为20 m2（5 m×4 m），各小区四周埂宽40 cm，埂高30 cm，并用聚乙烯薄膜覆盖，防止肥水相互渗漏，每个小区均能独立排灌。2009年4月10日整地、布置小区，4月25日翻埋紫云英，5月3日移栽早稻，秧苗株距为13.6 cm、行距16.2 cm，每穴2～3株苗。7月17日小区实打测产，收获前每小区随机取6蔸进行考种，考种项目包括株高、穗长、有效穗数、穗总粒数、穗实粒数、千粒重和结实率。

1.3 分析方法

试验土壤样品分析采用常规方法测定[9]，植株样品氮、磷、钾含量用浓H2SO4-H2O2消煮，流动注射分析仪（瑞典FIAstar5000）测氮和磷，火焰光度计测钾[10]。

养分吸收量=干物质产量×养分含量；

表观利用率=（施肥处理的吸收量-不施肥处理的吸收量）/施肥量×100%。

經济效益分析：产值=稻谷产量×稻谷价格；施肥成本=化肥成本+紫云英种子成本+紫云英播种的劳动成本；经济效益=施肥处理区的稻谷产值-不施肥区的稻谷产值-施肥成本；产投比=经济效益/施肥成本。计算公式中的相关价格按2009年市场价：尿素（含N 46%）2.40元/kg，折合N 5.22元/kg；过磷酸钙（含P2O5 12%）0.46元/kg，折合P2O5 3.83元/kg；氯化钾（含K2O 60%）4.00元/kg，折合K2O 6.67元/kg。早稻价格为1.84元/kg。紫云英种子价格为12元/kg，播种紫云英的劳动成本为10元/kg。按每1 kg种子产紫云英鲜草1 000 kg计算。

数据通过Excel 2003程序和SAS 8.1统计软件进行汇总、计算及统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对早稻产量的影响

由表1可知，在等氮磷钾养分投入条件下，施全量化肥（CF）、全量紫云英（GM）、紫云英与化肥配施均能明显提高早稻的稻谷和稻草产量。与不施肥（NF）相比，施肥后稻谷增产1 139～1 671 kg/hm2，增幅为28.7%～42.1%；稻草增产955～1 580 kg/hm2，增幅为25.4%～41.9%。等氮磷钾养分下各施肥处理之间的早稻稻谷和稻草产量差异未达到显著水平，但紫云英与化肥配施有增加稻谷和稻草产量的趋势。与CF相比，2/3CF+1/3GM处理与1/3CF+2/3GM处理的稻谷产量分别提高了0.8、1.6个百分点，稻草产量分别提高了13.2%和5.0%。

2.2 不同处理对早稻产量构成因素的影响

由表2可知，与不施肥（NF）相比，施肥处理的水稻千粒重和结实率略有下降，但能明显提高早稻的株高、穗长、有效穗数、穗粒重和每穗总粒数，从而显著增加早稻产量。与施全量化肥（CF）相比，施全量紫云英（GM）有增加水稻株高、穗长和有效穗数的趋势，分别较CF提高了4.2、5.7、10.4个百分点；而每穗实粒数、穗粒重、千粒重和结实率有降低的趋势，分别下降了4.4、4.8、3.2、4.8个百分点。2/3CF+1/3GM、1/3CF+2/3GM与GM相比，早稻的每穗实粒数、穗粒重、千粒重和结实率均有增加的趋势。表明单施紫云英导致了早稻子粒的结实情况较差，而紫云英配施化肥后能够得以改善。

2.3 不同处理对早稻养分含量的影响

由表3可知，与不施肥（NF）处理相比，施肥对稻谷中的全磷和全钾以及稻草中的全氮、全磷和全钾含量的影响不大，除施全量化肥（CF）外，均能显著提高稻谷中的全氮含量。对等氮磷钾的各施肥处理间比较可以看出，稻谷中的全氮、全钾含量以及稻草中的全钾含量均随着紫云英用量的增加而呈升高的趋势，其中均以CF的含量最低，但是与其他施肥处理的差异不显著。

2.4 不同处理下的早稻氮、磷、钾养分吸收及表观利用率

由表4可知，施肥显著提高了稻谷和稻草中氮、磷积累量，稻谷和稻草中氮、磷和钾积累量均以不施肥（NF）最低。等氮磷钾养分投入量的施肥处理间比较，稻谷中的氮、磷、钾积累量均以施1/3的全量化肥（CF）+2/3的全量紫云英（GM）最高，分别为83.9、45.5和16.1 kg/hm2；稻草中氮、磷、钾积累量均以 2/3CF+1/3GM最高，分别为44.6、14.0和152.3 kg/hm2，且两个处理的稻谷和稻草中氮、磷和钾积累量均明显高于CF。表明紫云英与化肥配施后有增加水稻稻谷和稻草养分积累量的趋势。而GM除稻草中的钾积累量高于CF处理外，稻谷中氮、磷和钾养分以及稻草中的氮和磷养分积累量在各施肥处理中均最低。

2/3CF+1/3GM和1/3CF+2/3GM处理的氮、磷、钾养分表观利用率分别较CF增加了5.9%、9.6%、28.0%和6.1%、6.0%、17.3%。而GM处理的氮和磷养分表观利用率较CF处理分别减少了2.5%和6.7%，钾养分表观利用率较CF处理增加了18.7%。

2.5 不同处理综合经济效益的比较

由表5可知，与不施肥（NF）相比，施肥可增收1 105～2 020元/hm2。在施入等氮磷钾养分条件下，施全量紫云英（GM）的施肥成本明显减少，但是纯收益和产投比仍低于施全量化肥（CF）；2/3CF+1/3GM、1/3CF+2/3GM处理的纯收益和产投比均高于CF，其中以1/3CF+2/3GM的产投比最高，为1.92，纯收益较CF增加293元/hm2、增幅为17.0%。表明紫云英替代部分化肥能够起到保证产量、降低成本和提高早稻种植经济效益的作用，而单施紫云英的经济效益不及单施化肥。

2.6 不同施肥对土壤性质的影响

由表6可知，各处理的土壤pH均高于试验前的基础土壤，其中以施全量紫云英（GM）处理的土壤pH上升最高；与施全量化肥（CF）相比，施用紫云英后有提高土壤pH的趋势。各处理的土壤有机质和全氮含量均高于基础土样，但不同处理之间差异不显著。试验结束后的各处理土壤速效磷含量均低于基础土壤。不同施肥处理间比较可以看出，施用紫云英后的土壤速效磷含量略低于CF，其中以2/3CF+1/3GM的含量最低。不同施肥处理对土壤速效钾含量的影响较大，与试验前的基础土壤相比，不施肥（NF）处理速效钾明显降低；而各施肥处理的速效钾含量均有所升高，且紫云英用量越高，土壤速效钾含量越高。

3 小结与讨论

紫云英作为中国南方稻田的一种主要绿肥，其翻压还田后能够提高水稻产量[6，7]。紫云英适宜的压青量为15 000～22 500 kg/hm2，并非越多越好[11，12]。紫云英翻压后，在现代农业条件下水稻施肥措施包括施肥品种、施肥量和施肥方法以及作物的产量水平、养分需求等均较以往发生了很大的改变[13]，过去积累的养分管理技术并不能完全适应当前需求。本研究结果表明，在氮磷钾养分施入总量相同的条件下，以2/3紫云英+1/3化肥配比的早稻产量和经济效益最高，而单施紫云英的早稻产量和经济效益低于单施化肥。说明紫云英不能完全替代等养分的化肥氮磷钾养分。产量构成分析结果进一步表明，单施紫云英能提高早稻的有效穗数，但同时导致了每穗实粒数、穗粒重、千粒重和结实率均有不同程度的降低，这些指标可以反映水稻生育后期的子粒形成情况，由此说明单施紫云英可能在水稻生育后期存在养分供应不足的问题，引起水稻稻谷结实情况差。而紫云英与化肥配合施用可以弥补这一缺陷，不仅较单施化肥增加了有效穗数，也较单施紫云英提高了穗实粒数、穗粒重、千粒重和结实率，从而有增加稻谷产量的趋势。王允青等[8]研究表明，单施化肥，养分释放快，能为早稻前期生长提供较充足的养分，但不能保证后期养分的供应，配施紫云英可以弥补这一缺陷，为水稻的整个生育期甚至下一季晚稻生长提供养分。

李双来等[14]研究表明，紫云英与化肥配施后能显著提高土壤氮磷钾速效养分，且土壤pH向中性靠拢。张珺穜[15]在南方多地的研究也表明，紫云英还田对于酸性土壤pH的提高作用以及偏碱土壤pH的降低作用均有助于后茬水稻的生长，在紫云英与化肥配施的情况下，紫云英以及化肥的合理用量對创造良好的土壤酸碱环境有重要意义。本研究进一步证实，单施紫云英以及紫云英与化肥配施后的土壤pH均较单施化肥有升高的趋势，但差异不显著。此外，本研究还表明施用紫云英后的土壤速效钾含量高于单施化肥，其中单施紫云英与单施化肥的土壤速效钾含量差异已达显著性水平，而施用紫云英的土壤速效磷含量有低于单施化肥的趋势，土壤全氮无显著性变化。等养分投入条件下紫云英与化肥配施对土壤养分的影响及其差异的机制与绿肥改善养分利用效率、土壤养分库转化的关系还有待进一步研究。

参考文献：

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